機械制造工藝學課程設計軸套的機械加工工藝規(guī)程及加工φ40H7孔的工藝裝備設計（全套圖紙）

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1、遼寧工程技術大學課程設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　XIV 遼寧工程技術大學 課 程 設 計 題 目：軸套的機械加工工藝規(guī)程 及加工φ40H7孔的工藝裝備設計 全套CAD圖紙等，加153893706 班　　級：　 姓　　名：　 指導教師： 完成日期：　 一、 設計題目 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1張 (2) 生產類型:中批或大批大量生產 三、上交材料 (1) 被

2、加工工件的零件圖 1張 (2) 毛坯圖 1張 (3) 機械加工工藝過程綜合卡片(參附表1) 1張 (4) 與所設計夾具對應那道工序的工序卡片 1張(4) 夾具裝配圖 1張 (5) 夾具體零件圖 1張 (6) 課程設計說明書(5000～8000字)

3、 1份 四、指導教師評語 成 績： 指導教師　　　　　　　 日　　期　　　　　　　 摘　要 在學完機械制造技術基礎和液壓傳動等專業(yè)技術課之后，我們開始分析設計軸套的機械加工工藝規(guī)程及加工孔的夾具設計。我的課程設計任務是安排一個軸套的機械加工工藝規(guī)程和設計加工Φ40H7孔的夾具，并繪制出調速杠桿零件圖、毛坯圖、夾具裝配圖，填寫工藝卡片，編制課程設計說明書。 這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地

4、分析和解決了零件機械制造工藝問題，設計機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高結構設計能力，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 Abstract On completion of machinery manufacturing and technological foundation and hydraulic transmission, and other professional and technical courses, we began

5、 to design hub of the machining process of order-processing and the fixture design. My task is to design courses for a hub of the machining process planning and design process Φ40 H7 hole fixture, and to map out plans governor lever parts, rough map, fixture assembly, filled out a card process, the

6、preparation of curriculum design specification. The design so that we can make comprehensive use of machinery manufacturing and technological foundation in basic theory and practice of production secondary to the practice of knowledge, independent analysis and solution of the mechanical parts

7、 manufacturing process issues, machine design for this fixture typical of equipment, Improve the structural design capability for future design and graduated from the work of the future laid a good foundation. Therefore, in our four years of university life occupy an important position.

8、 二、 零件工藝性分析 a) 軸套的工藝性分析和生產類型的確定 i. 軸套的用途 軸套是套在轉軸上，起到定位或保護軸的作用,比如轉軸和填料之間就要用軸套。軸套以Φ60的中心孔套在軸上，通過2個互相垂直的方孔和Φ40的孔來定位，其中左大端面與齒輪或其他回轉件直接接觸，其表面的加工精度要求比較高，軸心的內表面也是接觸面，其表面精度更高，要求達到R 0.8。 ii. 軸套的技術要求 現將軸套的技術要求列表如下： 表1-1 軸套零件各表面加工方案 加工表面 尺寸及偏差（mm） 公差及精度等級 表面粗糙度Ra （μm） 形位公差（mm）

9、 精銑軸套大端面 Φ1320.2、 200.1 IT7 1.6 粗擴、精擴、鉸 φ93孔 Φ93 IT7 0.8 粗擴、精擴、鉸 φ60和φ78孔 Φ60 Φ78 IT7 0.8 粗銑軸套左端面 Φ95 IT9 6.3 精車軸套外表面 Φ95 IT6 0.8 精車軸套 左端大小槽 3636 IT9 6.3 鉆、擴方孔 23636 IT8 6.3 鉆、擴、粗鉸、精鉸φ40孔 2φ40 IT7 6.3 粗銑左端面切口槽 16 IT9 6.3 粗銑三角溝槽 160 IT9

10、 6.3 該軸套形狀特殊、結構簡單，屬于典型的回轉軸類零件。為了實現定位和保護軸的作用，需對其表面加工精度和位置精度有所要求，為此在加工φ60孔時，必須保證其中心線和軸中心線的同軸度在φ0.04范圍內，此外必須保證方孔和φ40的孔在同一平面上且其軸線要垂直。 綜上要求，該軸套的各項技術要求制定比較合理，符合該零件在齒輪傳動中的定位和保護功能的要求。 iii. 審查軸套的工藝性 分析零件圖可知，軸套的兩端面要求銑削，而且左端面要求精銑，其精度要求達到R1.6，且在左端面還需銑出一個深為8的

11、φ93的孔，此面為重要加工面，其精度等級為IT7，在鉆中心孔時就以此面為精基準，以保證同軸度。在加工完兩方孔之后加工圓孔，這樣便于裝夾定位，其余表面的加工精度要求都比較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產條件下，采用較經濟的方法保證其質量加工出來。由此可見，該零件的工藝性比較好。 iv. 確定軸套的生產類型 由指導老師所給的任務，軸套的生產類型為中批或大批大量生產。 b) 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 i. 選擇毛坯 由于該軸套在工作工程中要承受沖擊載荷，為增強軸套的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，

12、毛坯選用鍛件。該軸套的輪廓尺寸不大，且生產類型屬于大批量生產，為提高生產率和鍛件精度，宜采用模鍛的方法來制造毛坯。 ii. 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 先確定出工件的公差等級、鍛件重量、形狀復雜系數鍛件的材質系數和零件的表面粗糙度。 1．鍛件公差等級由該零件的功用和技術要求，確定其鍛件公差等級為普通級。 2．鍛件質量mf根據零件成品質量10kg，估算為18.50kg。 3．鍛件形狀復雜系數S 該鍛件為圓形，假設其最大直徑為132mm，長294mm，則由公式（2-4)可得： 由于0.358介于0.32和0.63之間，故該零件的形狀復雜系數S

13、屬S2級。 4．鍛件材質系數M 由于該零件材料為45鋼，是碳的質量分數小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質系數屬M1級。 5．零件表面粗糙度 由零件圖知，除95h6軸表面和60H7孔為以外，其余各加工表面均為。 6．確定機械加工余量 根據鍛件質量、零件表面粗糙度、形狀復雜系數查表2-13，得單邊余量在厚度方向為2.5-3.0mm，水平方向亦為2.0-3.0mm，即鍛件各外徑的單面余量為2.5-3.0mm，各軸向尺寸的單面余量也為2.5-3.0mm。鍛件中心兩孔的單面余量按表2-14查得為3.0mm. 7．確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面

14、粗糙度。對于的表面，余量要適當增大。 iii. 設計及繪制毛坯簡圖 1．確定圓角半徑 鍛件的外圓角半徑按表5-12確定，內圓角半徑按表5-13確定。本鍛件各部分的t/H為＞0.5-1，故均按表中第一行數值。為簡化起見，本鍛件的內、外圓角半徑分別取相同數值，以臺階高度H=16~25進行確定。結果為： 外圓角半徑 r=5 內圓角半徑 R=3 鍛件圓角半徑也可以按如下辦法簡單確定： 凸圓角半徑等于單面加工余量加成品零件圓角半徑或導角值；凹圓角半徑，計算所得半徑應圓整為標準值，以利于使用標準刀具

15、。 數值能保證各表面的加工余量。 2．確定模鍛斜度 本鍛件由于上、下模膛深度不相等，模鍛斜度應以模膛較深的一側計算。 ， 按表5-11，外模鍛斜度，內模鍛斜度加大，取。 模鍛斜度也可簡單地按照外壁斜度為7，內壁斜度為10來取。 3．確定分模位置 由于毛坯是H＜D的圓盤類鍛件，應采取軸向分模了這樣可沖內孔，使材料利用率得到提高。為了便于起模及便于發(fā)現上、下模在模鍛過程幣錯移，選擇最大直徑即齒輪處的對稱平面為分模面，分模線為直線，屬平直分模線。 4．確定毛坯的熱處理方式 鋼質齒輪毛坯經鍛造后應安排正火，以消除殘余的鍛造應力，并使不均勻的金相組織通過重新結晶

16、而得到細化、均勻的組織，從而改善加工性。 圖1-1所示為本零件的毛坯圖 圖 1-1 零件毛坯圖 三、 機械加工工藝規(guī)程設計 a) 精準的選擇 i. 精基準的選擇 根據該軸套的技術要求和裝配要求，選擇軸套的左端面和60內表面作為精基準，零件的很多表面都可以采用它們作為精基準進行加工，及遵循了“基準統一”的原則。選用左端面作為精基準也能和工藝基準重合，保證孔和軸線的同軸度，即能實現“基準重合”的原則。此外，由于軸套的剛性要求比較高，為了避免在機械加工中產生夾緊力變形，根據夾緊力應垂直與主要定位基面，

17、應使其夾緊力的方向平行與軸線，所以此時選擇左邊的大端面作為精基準是最佳的選擇，這樣夾緊可靠，工件變形最小。 ii. 粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面的缺陷。在這里根據工件的特點，應選擇左端和周外表面作為粗精準。 b) 表面加工方法的確定 本零件的加面有外圓、內孔、端而、槽等，材料為45鋼。以公差等級和表面粗糙度要求，參考指導書有關資料，其加工方法選擇如下表所示： 表2-1 軸套工藝路線及設備、工裝的選用 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度（Ra/μm） 加工方案 備注 軸套大端面 IT9 1.6 精銑 表1-8 Φ93孔

18、 IT7 0.8 粗擴—精擴—鉸 表1-7 Φ60和φ78孔 IT7 0.8 粗擴—精擴—鉸 表1-7 軸套左端面 IT9 6.3 精銑 表1-8 軸套外表面 IT8 0.8 粗車—半精車-精車 表1-6 軸套左端槽 IT8 0.8 粗車—半精車—精車 表1-6 方孔 IT12 6.3 鉆—擴 表1-7 2-Φ40孔 IT11 6.3 鉆—擴—粗鉸—精鉸 表1-7 左端面切口槽 IT12 6.3 粗銑 表1-8 三角溝槽 IT12 6.3 粗銑 表1-8 c) 制定工藝路線 根據機械加工工序

19、的安排原則：先基準后其它、先粗后精、先主后次、先面后孔的原則，對工序進行安排如下： 表2-2 機械加工工序安排 工 序 號 工 名 序 稱 工序內容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 1 精銑軸套大端面 精銑軸套大端面至302.9-303.1、Ra 1.6um 立式銑床X51 高速鋼套式銑刀、游標卡尺、專用夾具 2 粗擴、精擴、鉸 φ93孔 粗擴、精擴、鉸至內表面的Ra 0.8um 深度8 組合機床 擴孔鉆、絞刀、卡尺 3 粗擴、精擴、鉸 φ60和φ78孔 粗擴、精擴、鉸

20、φ60至φ60.030 Ra 0.8um 左端面空口倒角245 再粗擴、精擴孔φ78，寬40 組合機床 擴孔鉆、絞刀、卡尺、塞規(guī) 4 粗銑軸套左端面 粗銑軸套左端面至表面Ra 6.3um 立式銑床X5 高速鋼套式銑刀、游標卡尺、專用夾具 5 精車軸套外表面 粗車、半精車、精車軸套外表面至φ95, Ra 0.8um 臥式車床 車刀、游標卡尺、專用夾具 6 精車軸套 左端大小槽 粗車、半精車、精車至φ93和φ85，表面精度 Ra 0.8um 臥式車床 車刀、游標卡尺、專用夾具 7 鉆、擴方孔 23636 鉆、擴方

21、孔 四面組合機床 擴孔鉆、卡尺、專用鉆夾具 8 鉆、擴、粗鉸、精鉸2φ40孔 保證兩孔軸線垂直 四面組合機床 擴孔鉆、絞刀、卡尺、專用夾具 9 粗銑左端面切口槽 臥式銑床 專用銑夾具 10 粗銑三角溝槽 粗銑深度為1、角度為60的三角溝槽 臥式銑床 專用銑夾具 d) 機床設備及工藝裝備的選用 i. 機床設備的選用 由于要求大批量生產，可以選擇高效的專用設備和組合機床，也可以選用通用設備。所選用的通用設備應提出機床的型號，所選用的組合機床應提出機床的特征。 ii. 工藝裝備的選用 主要包括一些鉆頭和百分

22、表、專用機床夾具、內徑千分尺，由于要求大批量生產，所選用的夾具必須均為專用夾具。 加工余量、工序尺寸和公差的確定 iii. Φ40孔的加工余量和工序 本設計主要設計Φ40孔的加工，所以僅研究Φ40孔的加工余量和工序。 由表2-28可查得，粗鉸的加工余量為0.18mm，精鉸的加工余量為0.07mm，鉆擴的加工余量為39.75mm。查表1-20可依次確定各工序尺寸的加工精度為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10；鉆：IT12.根據以上結果，再查標準公差數值表可確定各工部的公差值分別為：精鉸：0.07mm；粗鉸：0.03mm；鉆：0.18mm。 iv. 切削用量、時間定額的計算

23、 一、切削用量的計算 工序8——鉆、擴、粗鉸、精鉸 Φ40孔 鉆孔工步 背吃刀量的確定 取=39.70mm 進給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉進給量為f=0.50mm/r。 切削速度的計算 由表5-22，按工件材料為45的條件選取，切削速度v可取為23m/min。由公式（5-1） n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉速n=180.32r/min，參照表4-9所列Z550立式鉆床的主軸轉速，取轉速為185r/min。再將此轉速代人公式（5-1），可求出該工步的實際鉆削速度v=nπd/1000=185r/minπ39.70mm/1000=23.24m/min。 粗擴工步

24、同理，可算出主軸轉速為32r/min,切削速度為4.05m/min，進給量為0.50mm/r 切削深度為0.18mm 精鉸工步 同理，可算出主軸轉速為47r/min,切削速度為5.90m/min，進給量為0.40mm/r 切削深度為0.07mm 2、 時間定額的計算 （1）鉆孔工步 根據表，鉆孔的基本時間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l(wèi)=9mm;l2=1mm;l1=(D/2)cotkr+(1～2)=（5.8mm/2）cot54+1mm=3.11mm;f= 0.5mm/r;n= 185r/min.將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=(9mm+1mm+

25、3.11mm)/(0.1mm/r185r/min)=0.085min=5.10s。 （2） 粗、精鉸工步 根據表，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得該工序的基本時間。l1、l2由表按kr=15、ap=(D-d)/2=(95mm-60mm)/2=17.5mm的條件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=9mm；f=0.3mm/r; n=272r/min.將上述結果代入公式，則該工序基本時間tj=（9mm+17.5mm+15mm）/（0.3mm/r272r/min）=0.3min=17.95s。 四、 機床夾具設計 a) 定位方案 工件以一端面和Φ60H7孔

26、為定位基準，采用平面和定位銷組合定位方案，在定位平面及定位銷的圓柱面上定位，其中定位長銷限制4個自由度、活動定位銷限制1個回轉自由度，限制其旋轉，然后在定位平面上加一個小平面來限制其X方向的移動自由度，所有六個自由度都被限制了。 b) 夾緊機構 由于要求大批量生產，根據生產率要求，運用液動夾緊。利用液壓傳動提供的動力來對軸套的左端面進行夾緊，其中液壓的軸選用HT400即可，這樣便于加工出螺紋來。軸的右端利用螺紋聯結，連接一個小面積的頂塊，頂塊和軸套左端面再加一個橫檔板，用彈簧預緊，施加一個向左的力，當對左液缸進夜時軸伸出，對軸套夾緊，當孔加工完后，換向閥換向，右邊進液，軸退出，可以順利的卸

27、下工件，這里需對工件長度和軸伸長度進行準確計算，并給出軸伸余量，使其軸伸長度大于長銷的伸出長度，便于卸下工件。 c) 導向裝置 采用鉆套作為導向裝置，選用JB/T 8045.2-1999。鉆套高度H=26.4mm，排削間隙h=12mm. 其具體圖如下： 圖3-1 d) 夾具與機床連接元件 在夾具體上設計座耳，用T形螺栓固定。 e) 夾具體 所用夾具體采用鑄鋼鍛造加工，這樣能增大夾具體的剛度和強度，由于被加工零件的孔沒有形位公差要求，所以在夾具體安裝時只要保證左邊的立板與底板保證垂直，使立板中孔的軸線和底板平行。 f) 方案綜合評價與結論

28、 本方案主要采用定位銷和平面實現六點定位，另外加以浮動錐銷定位，保證所加工孔和方孔同一平面，在夾具設計方面采用液壓傳動帶動軸來夾緊，這樣能實現高效率大批量的生產，這樣能很好的縮短人工輔助時間。此外，所設計的夾具結構簡單，制造方便，成本低，能很好的實現批量成產。 本設計所設計的夾具，在結構和裝配方面也比較合理，在結構方面，有螺栓聯結和鍛件的合成，這樣能滿足不同部位的不同強度要求，此外還利用彈簧來預緊，頂塊能在回液時順利卸下工件，能提高生產效率。 綜上所述，本方案結構合理，設計新穎，有不少突出的亮點。 五、 設計體會 在這次設計中，我明確設計目的.綜合應用了所學專業(yè)知識,培養(yǎng)了自主動手能

29、力.將理論與實際結合起來.在設計過程中,我遇到了很多的困難,業(yè)出現過很多的錯誤,但是這并沒有影響我學習知識的積極性。通過這次，讓我懂得了設計人員的艱辛,也對他們的付出表示敬意.經過這次課程設計,我有了更充分的自信.我認識到做什么事都可能碰到困難，再碰到困難時我們必須相信一切都會有解決的辦法.同時通過這次設計為今后的畢業(yè)設計及未來從事的機械設計工作打下了良好的基礎。 六、 參考文獻 [1]哈爾濱工業(yè)大學 .《機床夾具設計》.［M］上海 ：上?？茖W技術出版社 .1990。 [2]顧崇衡 .《機械制造工藝學》［J］.陜西 ：陜西科學出版社.1995。 [3]鄒青

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